發(fā)布時間：2020-04-01 07:44

【摘要】：超表面具可以實現(xiàn)對光的偏振、相位、振幅、強度的調(diào)控等等,因此具有廣泛的應(yīng)用,例如:實現(xiàn)對于光的百分百吸收、調(diào)節(jié)散射光相位、偏振方向操控、光聚焦、全息成像等等。在表面增強紅外吸收領(lǐng)域,因為紅外吸收與電場的平方成正比,所以需要借助超表面實現(xiàn)較強的場增強。在折射率傳感器領(lǐng)域,需要設(shè)計出品質(zhì)因子較高的傳感器,這需要吸收峰的半高寬是極小的,所以需要借助超表面來產(chǎn)生半高寬較小的利用等離激元的器件。以往的光柵往往是結(jié)構(gòu)固定的,如需變更光的傳播方向,需要手動或旋轉(zhuǎn)光柵,但超表面與石墨烯相結(jié)合可以實現(xiàn)對于光的傳播方向的調(diào)節(jié)。所以在本文中,主要涉及了三個方面:(一)表面增強紅外吸收的發(fā)展受到了兩個方面的限制:一個是場增強因子,一個是金屬共振器的共振波長的帶寬較小。有鑒于此,提出了一種新月共振器與石墨烯相結(jié)合的結(jié)構(gòu)來解決這兩個問題。新月共振器與開口環(huán)共振器結(jié)構(gòu)類似,但是具有較高的場增強因子,第二章系統(tǒng)地研究了石墨烯對于新月共振器的場增強的影響,也研究了石墨烯對于新月共振器的共振波長的影響。并且,發(fā)現(xiàn)了新月共振器的等離激元與石墨烯的傳播的等離激元相互作用的現(xiàn)象。等離激元波的干涉,導(dǎo)致了新月的間隙的場增強因子更大,并且發(fā)現(xiàn)整個石墨烯表面存在場增強,這與以往的金屬等離激元的性質(zhì)不一樣。(二)金屬-絕緣體-金屬(MIM)結(jié)構(gòu)的等離激元間隙模式對于實現(xiàn)折射率傳感器是有前途的。這主要是因為其具有接近百分百的吸收。然而,間隙模式的傳感性能受限于其較寬的共振帶寬,較寬的共振帶寬對應(yīng)的是較大的能量損耗。有鑒于此,提出一種基于MIM結(jié)構(gòu)的方塊形陣列用于同時激發(fā)表面等離激元與瑞利反常模式。并且,證明了它們在傳感上的具有優(yōu)異的性能。對于瑞利反常模式而言,其靈敏度達到了1470nm/RIU,其半高寬達到了0.23納米。其品質(zhì)因子達到了6400(按照波長移動方式去計算)或58000(按照強度變化方式去計算)。這兩個伍德反�，F(xiàn)象具有相反的角度依賴特性。這可以用表面波的相反的傳播方向來解釋。(三)在過去數(shù)十年,石墨烯等離激元由于其具有較低的能量損耗并且具有可調(diào)節(jié)的共振波長,受到了廣泛關(guān)注。然而,石墨烯與入射光的相互作用較弱,這是用于石墨烯的載流子密度較低且石墨烯的厚度較小。這嚴重地限制了石墨烯等離激元的實際應(yīng)用。在紅外波長范圍內(nèi),石墨烯可以作為一種可調(diào)節(jié)的物質(zhì),用以調(diào)節(jié)金屬等離激元的共振波長與損耗。這已經(jīng)成功地應(yīng)用于調(diào)節(jié)光強度與調(diào)節(jié)光相位。有鑒于此,提出一種可調(diào)節(jié)光柵。此光柵是由若干相位比特組成的正方形光柵。每個相位比特包括了金屬環(huán)共振器與石墨烯與金屬反射層與電極。通過調(diào)節(jié)電壓,來改變反射光的相位,相位差為0或π,這個較大的相位調(diào)節(jié)的出現(xiàn)是因為石墨烯與金屬等離激元的相互作用,通過改變不同位置的相位比特的反射光的相位,來實現(xiàn)對于光的傳播方向的調(diào)節(jié)。這就是可調(diào)光柵的原理。
【圖文】：

圖 1.1 表面等離極化激元與局域表面等離激元共振的區(qū)別[46]。表面等離極化激元）的特點是金屬與入射光相互作用，電子并將這種震蕩模式傳播出去。傳播距離大概是數(shù)十微米左右。分構(gòu)成，一部分是產(chǎn)生輻射的能量損耗，，另一部分是金屬吸收。電磁場在垂直方向上成指數(shù)衰減。金屬表面會有場增強，增十倍左右。其原理類似于將石頭投擲在湖中，水波向周圍擴散（局域表面等離激元共振）的特點是尺寸小的金屬結(jié)構(gòu)被入射場會驅(qū)使價電子以同樣頻率震蕩。電子云會相對于原子核發(fā)生第二章到第四章的器件的尺寸通常小于波長或約等于波長。所P（表面等離極化激元），也有 LSPR（局域表面等離激元共振個章節(jié)內(nèi)容安排
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH74;TP212

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉琳;;石墨烯產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)發(fā)展方向研究[J];新材料產(chǎn)業(yè);2019年09期

2 ;半導(dǎo)體所等在多層石墨烯物理性質(zhì)研究方面取得新進展[J];中國粉體工業(yè);2012年02期

3 ;美利用電子成像技術(shù)分析石墨烯[J];中國粉體工業(yè);2012年06期

4 ;全球首條石墨烯生產(chǎn)線明年8月投產(chǎn) 潛力巨大[J];中國粉體工業(yè);2012年06期

5 ;天奈科技開發(fā)出碳納米管與石墨烯復(fù)合鋰電池助導(dǎo)劑[J];中國粉體工業(yè);2016年03期

6 ;廣西大學(xué)破解石墨烯制備難題 可大批量生產(chǎn)粉體材料[J];中國粉體工業(yè);2016年03期

7 ;新的視覺體驗 變色石墨烯泡沫創(chuàng)建“機械像素”[J];中國粉體工業(yè);2016年06期

8 ;不完美石墨烯的“華麗蛻變”[J];中國粉體工業(yè);2016年06期

9 ;石墨烯改變未來有望從這五大領(lǐng)域開始[J];中國粉體工業(yè);2016年06期

10 ;德陽將打造“中國西部石墨烯產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)基地”[J];中國粉體工業(yè);2016年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 靳磊;于慶河;劉皓;張銘;劉凱歌;李凱;;石墨烯分散及其對防腐性能影響規(guī)律研究[A];第十屆全國腐蝕大會摘要集[C];2019年

2 王慶國;張煒;王凱;王莎莎;;石墨烯在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用展望[A];第十八屆中國科協(xié)年會——分2 中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇論文集[C];2016年

3 劉東;李麗波;由天艷;;電化學(xué)制備氮摻雜石墨烯及其在催化氧氣還原反應(yīng)中的應(yīng)用[A];第十三屆全國電分析化學(xué)學(xué)術(shù)會議會議論文摘要集[C];2017年

4 王瑩;劉子順;;通過缺陷設(shè)計實現(xiàn)石墨烯的自發(fā)卷起和組裝[A];2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集（上）[C];2018年

5 鄭龍;許宗超;張立群;溫世鵬;劉力;;石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料的基礎(chǔ)研究以及工業(yè)化應(yīng)用[A];第十四屆中國橡膠基礎(chǔ)研究研討會會議摘要集[C];2018年

6 邢瑞光;李亞男;張邦文;;功能化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備及介電性能研究[A];2019年第四屆全國新能源與化工新材料學(xué)術(shù)會議暨全國能量轉(zhuǎn)換與存儲材料學(xué)術(shù)研討會摘要集[C];2019年

7 高超;方波;;石墨烯宏觀組裝及多功能復(fù)合材料[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

8 李永軍;楊陽;戴靜;黃曉宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制備[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題O：共價骨架高分子與二維高分子[C];2017年

9 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纖維研究進展[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

10 方浩明;白樹林;;三維石墨烯填充高導(dǎo)熱彈性體[A];中國化學(xué)會2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 沈春蕾 劉言;金屬所氧化石墨烯實現(xiàn)綠色制備[N];中國科學(xué)報;2018年

2 記者 秦志偉;規(guī)模制備石墨烯技術(shù)取得新進展[N];中國科學(xué)報;2017年

3 本報記者 王越 王冠;把哈爾濱打造成“硅谷”式石墨烯研發(fā)基地[N];哈爾濱日報;2020年

4 馬超;南開大學(xué)：氧化石墨烯復(fù)合態(tài)毒理效應(yīng)研究獲進展[N];中國科學(xué)報;2017年

5 記者 丁佳;報告稱全球石墨烯研發(fā)競爭日趨激烈[N];中國科學(xué)報;2017年

6 本報記者 貢曉麗;讓“黑金”發(fā)光[N];中國科學(xué)報;2017年

7 記者 崔雪芹;浙江大學(xué)研發(fā)出高導(dǎo)熱超柔性石墨烯組裝膜[N];中國科學(xué)報;2017年

8 陳濟桁;研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯防止銅腐蝕的方法[N];中國航空報;2020年

9 艾班;石墨烯生物材料制備成功[N];中國化工報;2014年

10 柯偉;石墨烯基礎(chǔ)應(yīng)用研究獲新進展[N];科學(xué)時報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 卞立安;光子晶體結(jié)構(gòu)石墨烯光電器件設(shè)計[D];國防科技大學(xué);2018年

2 樊志敏;多孔石墨烯及MXene基復(fù)合薄膜的構(gòu)筑和體積比電容性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

3 熊東彬;基于石墨烯、二硒化鉬層狀材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與電化學(xué)儲能研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

4 黎相明;基于聚合物/石墨烯組裝結(jié)構(gòu)的多功能復(fù)合材料制備及性能研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

5 劉浩然;高載流性能二硼化鎂超導(dǎo)材料的制備及其釘扎機理的研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2018年

6 李沛沛;功能氧化石墨烯流體及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2018年

7 李高陽;鐵磁石墨烯中近藤效應(yīng)的數(shù)值重整化群研究[D];蘭州大學(xué);2019年

8 何晶晶;石墨烯及其氮化結(jié)構(gòu)電子輸運性質(zhì)的研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

9 王俊s

本文編號：2610165